Linux 开发系列笔记 - 静态库与动态库制作

静态库与动态库制作

介绍

• 库文件是计算机上的一类文件，可以把它当作是一个代码仓库，可以为程序提供变量、函数和类。
• 库文件与可执行文件差别不大，但是库文件不能直接运行。
• 库分为两种：静态库、动态库（共享库），静态库在编译时写入可执行文件，动态库在执行时读入内存。
• 库具有代码保密，部署与分发方便的优势。

静态库

• 命名规范：Linux：libxxx.a，Windows：libxxx.lib

静态库制作

首先自行安装ar工具。 假设我们的项目包括：main.c，head.h，add.c，sub.c，mul.c，div.c。 head.c文件位于include目录下，add.c，sub.c，mul.c，div.c位于lib目录下。

$ gcc -c add.c sub.c mul.c div.c  // 生成目标代码: add.o sub.o mul.o div.o
$ ar src libcalc.a *.o  // 建立静态库. s-索引, r-将文件插入备存文件中, c-建立备存文件, 库文件名: libcalc.a
$ gcc main.c -o main -L . -l calc  // 打包程序(即使静态库在同一目录, 也需要-L)

静态库优缺点

• 优点
  • 静态库打包在应用程序中，加载速度快。
  • 静态库提供单一文件，移植方便。
  • 适用于小体积库。
• 缺点
  • 消耗系统资源，重复占用内存。
  • 更新、部署麻烦。

动态库

• 命名规范：Linux：libxxx.so，Windows：libxxx.dll

动态库制作

$ gcc -c -fpic add.c sub.c mul.c div.c  // 生成目标代码: add.o sub.o mul.o div.o, 目标代码与位置无关
$ gcc -shared *.o -o libcalc.so  // 建立动态库, 库文件名: libcalc.so
$ gcc main.c -o main -L . -l calc  // 打包程序(即使静态库在同一目录, 也需要-L)

注意：此时启动程序./test将出现file not found错误，因为动态库路径没有被找到。

动态库路径搜索原理

• 动态库在编译阶段仅写入描述信息，在程序运行时载入内存。
• 当系统需要载入动态库时，通过库名与绝对路径定位动态库，绝对路径由动态载入器查找。
• 对于elf格式的应用程序，查找优先级为： DT_RPATH段 $\to$ 环境变量LD_LIBRARY_PATH $\to$ /etc/ld.so.cache文件 $\to$ /lib与/usr/lib目录。

添加动态库路径

• 方法一：配置环境变量。 注：LD_LIBRARY_PATH跟随终端，重启终端将会重置。

$ cd .  // 切换至 libcalc.so 所属目录, 此处为 . , 即为打包时 -L 目录
$ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$PWD  // 向 LD_LIBRARY_PATH 追加 PWD 路径, PWD 也是环境变量为当前目录
$ cd .  // 切换至 main 所属目录, 此处为 .
$ ldd main  // 检查动态库依赖关系, 如正确操作, 无 not found

• 方法二：配置/etc/ld.so.cache文件。 注：/etc/ld.so.cache为二进制文件，无法直接修改。

$ sudo vim /etc/ld.so.conf  // 编辑 /etc/ld.so.conf 文件需要管理员权限
// 在末行添加 库绝对路径, 保存并退出
$ sudo ldconfig  // 重新配置 ld.so.cache 文件, 实际上将 ld.so.conf 加载为 ld.so.cache 文件
$ ldd main  // 检查动态库依赖关系, 如正确操作, 无 not found

• 方法三：配置~/.bashrc文件（不推荐）。 注：~/.bashrc为终端启动配置，因此配置结束需重启终端。

$ vim ~/.bashrc  // 编辑 .bashrc 文件
// 在末行添加 export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:库绝对路径, 保存并退出
// 重启终端并切换至 main 所属目录
$ ldd main  // 检查动态库依赖关系, 如正确操作, 无 not found

• 方法三：添加至/lib或/usr/lib目录（不推荐）。 注意：容易意外覆盖重要文件

$ mv libcalc.so /lib  // 或 mv libcalc.so /usr/lib
$ ldd main  // 检查动态库依赖关系, 如正确操作, 无 not found

动态库优缺点

• 优点
  • 实现系统资源共享。
  • 更新、部署方便。
  • 动态库加载时刻可控制。
  • 适用于大体积库。
• 缺点
  • 加载速度相比于静态库较慢。
  • 发布程序需提供相关库。